تتطلب المحطات الأرضية للاتصالات الفضائية والوصلات الاحترافية لمحطات VSAT العاملة ضمن نطاقي Ku القياسي والممتد تضخيماً عالي الكفاءة بالحالة الصلبة، قادراً على العمل عند مستويات قدرة خرج خطية محددة أثناء التشغيل متعدد الحوامل. تدمج سلسلة وحدة BUC بنطاق Ku (تقنية GaN بقدرات 200 و 250 و 300 واط) مراحل تضخيم قدرة بالحالة الصلبة (SSPA) تعتمد على نتريد الغاليوم (GaN)، وبنية رفع تردد تغطي من 13.75 إلى 14.5 جيجاهرتز، مع وظائف مراقبة قياس عن بعد داخلية (حالة إقفال التردد، وقراءة درجة الحرارة، وقدرة خرج التردد اللاسلكي) ضمن هيكل مصنف بمعيار الحماية IP66 بأبعاد تبلغ 330 مم × 200 مم × 180 مم وبكتلة إجمالية تبلغ 15.5 كجم.
تحديد قدرة التردد اللاسلكي: مقارنة قدرة التشبع (Psat) بالقدرة الخطية (Plinear) عبر فئات 200 و 250 و 300 واط
يعتمد تحديد قدرة جهاز الإرسال في الوصلات الصاعدة للأقمار الصناعية على الفارق بين قدرة الخرج عند التشبع (Psat) والقدرة الخطية المقننة (Plinear)، حيث يحدد هذا الفارق مقدار تراجع القدرة التشغيلي (Back-off) المستخدم للحد من تشوهات التعديل التبادلي:
المواصفات الفنية والدعم الهندسي
هل تحتاج إلى معلمات الأداء الكاملة أو تقارير الاختبار المصنعية أو الدعم المخصص لهذه الفئة؟
- فئة قدرة 200 واط: توفر قدرة خرج عند التشبع (Psat) تبلغ 53 ديسيبل ميلي واط (200 واط)، وقدرة خرج خطية مقننة (Plinear) تبلغ 50 ديسيبل ميلي واط (100 واط).
- فئة قدرة 250 واط: تحقق قدرة تشبع Psat تبلغ 54 ديسيبل ميلي واط (250 واط)، مع قدرة خطية مقننة Plinear تبلغ 51 ديسيبل ميلي واط (125 واط).
- فئة قدرة 300 واط: توفر قدرة تشبع Psat تبلغ 54.8 ديسيبل ميلي واط (300 واط)، مع قدرة خطية مقننة Plinear تبلغ 51.8 ديسيبل ميلي واط (150 واط).
- هامش التشغيل الخطي: عبر الفئات الثلاث، حُددت القدرة الخطية Plinear عند تراجع تشغيلي يقارب 3 ديسيبل دون نقطة التشبع، مما يحدد نقطة التشغيل الخطي المعتمدة للإرسال متعدد الحوامل.
| المعامل | طراز 200 واط | طراز 250 واط | طراز 300 واط |
| نطاق تردد التشغيل | 13.75 جيجاهرتز – 14.5 جيجاهرتز | 13.75 جيجاهرتز – 14.5 جيجاهرتز | 13.75 جيجاهرتز – 14.5 جيجاهرتز |
| قدرة الخرج عند التشبع (Psat) | 53 ديسيبل ميلي واط (200 واط) | 54 ديسيبل ميلي واط (250 واط) | 54.8 ديسيبل ميلي واط (300 واط) |
| القدرة الخطية المقننة (Plinear) | 50 ديسيبل ميلي واط (100 واط) | 51 ديسيبل ميلي واط (125 واط) | 51.8 ديسيبل ميلي واط (150 واط) |
| كسب الإشارة الصغيرة | ≥73 ديسيبل | ≥73 ديسيبل | ≥73 ديسيبل |
| استواء الكسب | ±2 ديسيبل (نموذجي) | ±2 ديسيبل (نموذجي) | ±2 ديسيبل (نموذجي) |
| نسبة VSWR للدخل (حد أقصى) | 1.8:1 | 2:1 | 2:1 |
| نسبة VSWR للخرج (حد أقصى) | 1.3:1 | 1.3:1 | 1.3:1 |
| دليل موجة خرج التردد اللاسلكي | WR75 مجوف (Grooved) | WR75 مجوف (Grooved) | WR75 مجوف (Grooved) |
خصائص الكسب والضبط الديناميكي للمستوى
يساعد استقرار الكسب عبر تغيرات درجات الحرارة في الحفاظ على إمكانية توقع تغيرات ميزانية الوصلة الراديوية عبر نطاق التشغيل:
- قيمة الكسب: تحافظ وحدة BUC على كسب إشارة صغيرة اسمي يبلغ ≥73 ديسيبل عبر كامل نطاق التمرير من 13.75 إلى 14.5 جيجاهرتز.
- استواء نطاق التمرير: حُدد استواء الكسب عبر كامل نطاق التشغيل بمقدار ±2 ديسيبل (نموذجي)، مما يحد من تغير الكسب على امتداد نطاق التردد.
- الاستقرار الحراري للكسب: تحد دوائر التعويض المدمجة من تغير الكسب الناتج عن تغير درجة الحرارة ضمن نطاق ±1 ديسيبل عبر نافذة التشغيل الممتدة من -40° مئوية إلى +60° مئوية، مما يساعد في الحد من تقلبات ميزانية الوصلة المرتبطة بالكسب.
- التحكم في توهين الكسب: يوفر مخمد رقمي داخلي نطاق ضبط للكسب يبلغ 20 ديسيبل بخطوات اسمية قدرها 0.5 ديسيبل، يمكن ضبطه عبر واجهات التحكم عن بعد.
- مطابقة معاوقة المنافذ: يحقق منفذ دخل التردد الوسيط (IF) نسبة VSWR قصوى تبلغ 1.8:1 في طراز 200 واط و 2:1 في طرازي 250 واط و 300 واط، بينما يحافظ دليل موجة خرج التردد اللاسلكي على نسبة VSWR قصوى تبلغ 1.3:1.
مواصفات الخطية، والتشويه التبادلي، ونقاء الطيف
تخضع جودة إشارة الإرسال الصاعدة لحدود التشويه التبادلي، وأقنعة ضوضاء الطور، وكبت الانبعاثات الهامشية لتلبية متطلبات مشغلي الأقمار الصناعية:
- التعديل التبادلي من الرتبة الثالثة (IMD3): حُددت نواتج التعديل التبادلي بحد أقصى يبلغ -25 dBc مقارنة بمجموع حاملين متساويين بفاصل 5 ميجاهرتز عند التشغيل بالقدرة الخطية المقننة Plinear.
- الانبعاثات الهامشية: تُكبت الإشارات الهامشية غير التوافقية إلى حد أقصى يبلغ -55 dBc عبر نطاق التشغيل.
- منحنى ضوضاء الطور: تلتزم سلسلة تحويل التردد الداخلية بالحدود القصوى التالية لضوضاء الطور في النطاق الجانبي الأحادي:
- عند إزاحة 100 هرتز: -63 dBc/Hz كحد أقصى
- عند إزاحة 1 كيلوهرتز: -73 dBc/Hz كحد أقصى
- عند إزاحة 10 كيلوهرتز: -83 dBc/Hz كحد أقصى
- عند إزاحة 100 كيلوهرتز: -93 dBc/Hz كحد أقصى
- استقرار التردد: يُحافظ على استقرار التردد عبر درجات الحرارة ضمن نطاق ±0.1 جزء في المليون (ppm) باستخدام إشارة مرجعية خارجية بتردد 10 ميجاهرتز، أو ضمن ±0.02 جزء في المليون عند تفعيل خيار المرجع الداخلي.
- كثافة قدرة الضوضاء (NPD): يُقيد خرج الضوضاء الحرارية والنشطة بحد أقصى يبلغ -70 ديسيبل ميلي واط/هرتز في نطاق الإرسال (13.75–14.5 جيجاهرتز)، وبحد أقصى يبلغ -150 ديسيبل ميلي واط/هرتز في نطاق الاستقبال (نطاق Rx)، مما يساعد في الحد من اقتران ضوضاء الإرسال بمسار استقبال وحدة LNB المجاورة.
واجهات التردد اللاسلكي ودليل الموجة
تحدد الواجهات المادية التوصيل بين مودم التردد الوسيط (IF) ومنظومة تغذية الهوائي:
- توصيل دخل التردد الوسيط (IF): تتصل إشارة دخل التردد الوسيط عبر موصل محوري أنثوي قياسي من النوع N بمعاوقة 50 أوم.
- شفة مخرج التردد اللاسلكي: تخرج قدرة الإرسال عبر شفة دليل موجي دقيقة من طراز WR75 SQ Cover-Grooved، مما يوفر واجهة دليل موجي مباشرة إلى بوق التغذية أو محول استقطاب الإشارة (OMT).
- محددات الهيكل الخارجي: تستقر جميع مراحل التردد اللاسلكي، ودوائر المذبذب المحلي، وشبكات المواءمة لتقنية GaN داخل هيكل موحد حاصل على تصنيف الحماية IP66 (بأبعاد 330 مم × 200 مم × 180 مم، وكتلة 15.5 كجم) مصمم للتركيب الخارجي.
الأسئلة الشائعة (أداء التردد اللاسلكي واختيار القدرة)
س: لماذا حُددت القدرة الخطية (Plinear) بمقدار 3 ديسيبل تقريباً دون قدرة التشبع (Psat) في هذه السلسلة؟
ج: تتعرض مضخمات الحالة الصلبة المعتمدة على GaN لضغط غير خطي كلما اقتربت من نقطة التشبع. لذا حُددت نقطة التشغيل الخطية Plinear عند ما يقارب 3 ديسيبل دون قدرة التشبع Psat (أي 50 ديسيبل ميلي واط لطراز 200 واط، و 51 ديسيبل ميلي واط لطراز 250 واط، و 51.8 ديسيبل ميلي واط لطراز 300 واط)، مع تحديد تشويه IMD3 بقيمة ≤-25 dBc تحت ظروف اختبار النغمتين المحددة، مما يحد من إعادة توليد الطيف والتداخل مع القنوات المجاورة أثناء التشغيل متعدد الحوامل.
س: كيف تسهم مواصفة كثافة قدرة الضوضاء في نطاق الاستقبال في حماية المحطة الأرضية؟
ج: في أنظمة VSAT أحادية الهوائي التي تشترك في نفس منظومة التغذية عبر مفرق التردد (Diplexer) أو مجمع الاستقطاب (OMT)، يمكن أن يؤدي تسرب ضوضاء الإرسال إلى نطاق الهبوط إلى رفع أرضية ضوضاء جهاز الاستقبال. لذا، فإن تحديد كثافة قدرة ضوضاء وحدة BUC بقيمة قصوى تبلغ -150 ديسيبل ميلي واط/هرتز في نطاق الاستقبال يقلل من حقن الضوضاء عريضة النطاق في مسار الاستقبال، مما يساعد في الحد من تراجع معامل جودة المحطة (G/T).
س: ما هو الفارق الرئيسي في نسبة VSWR للمنافذ بين طراز 200 واط وطرازي 250 و 300 واط؟
ج: يكمن الفارق الرئيسي في القيمة المقننة لنسبة VSWR لدخل التردد الوسيط عبر فئات القدرة: حيث يحدد طراز 200 واط حداً أقصى يبلغ 1.8:1، في حين يحدد طرازا 250 واط و 300 واط حداً أقصى يبلغ 2:1. في المقابل، يحافظ دليل موجة خرج التردد اللاسلكي على نفس نسبة VSWR القصوى البالغة 1.3:1 عبر فئات القدرة الثلاث كافة.